大型塔設(shè)備吊裝方案的分析與探討

董瑞濤

(中交(天津)疏浚工程有限公司，山東 濱州 251900)

0 引 言

隨著建筑產(chǎn)業(yè)施工建設(shè)規(guī)模的增加，工程開(kāi)發(fā)與建筑設(shè)計(jì)工作對(duì)于大型設(shè)備的需求越來(lái)越高。大型塔設(shè)備是建筑工程中施工中的代表性設(shè)備，具有施工技術(shù)成熟、操作簡(jiǎn)單等優(yōu)勢(shì)。但大型塔設(shè)備在使用中需要大量機(jī)索具作為支撐，且勞動(dòng)強(qiáng)度較大，導(dǎo)致設(shè)備吊裝施工存在周期長(zhǎng)、成本高等問(wèn)題[1]。為了解決此方面問(wèn)題，本文將結(jié)合設(shè)備的吊裝過(guò)程與加固，進(jìn)行吊裝方案的設(shè)計(jì)。

1 選擇大型塔設(shè)備的吊裝設(shè)備

為了確保大型塔設(shè)備吊裝工作的順利實(shí)施，需要在開(kāi)展相關(guān)工作前，進(jìn)行吊裝設(shè)備的選擇。為了方便論述，本文以某企業(yè)精餾塔吊裝為例，針對(duì)精餾塔吊裝的需求，對(duì)其吊車(chē)參數(shù)進(jìn)行選擇。

在對(duì)吊車(chē)規(guī)格進(jìn)行選擇時(shí)，除了考慮設(shè)備在使用中的技術(shù)參數(shù)以外，還需要對(duì)吊車(chē)的本體重量、吊車(chē)平臺(tái)重量、吊車(chē)內(nèi)部支撐構(gòu)件重量、主吊位置標(biāo)高等進(jìn)行選擇。當(dāng)前，常見(jiàn)吊車(chē)規(guī)格包括：250 t汽車(chē)吊、150 t汽車(chē)吊和100 t汽車(chē)吊。根據(jù)實(shí)際大型塔設(shè)備的吊裝需要，對(duì)其規(guī)格進(jìn)行選擇。

在此過(guò)程中，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，結(jié)合以往大型塔設(shè)備吊裝的經(jīng)驗(yàn)，在吊車(chē)的每個(gè)支腿位置上鋪設(shè)一塊規(guī)格為1 200 mm(長(zhǎng))×1 200 mm(寬)×25 mm(高)的鋼板，將吊裝過(guò)程中的最大工作半徑控制在8～15 m。根據(jù)公式(1)計(jì)算吊車(chē)抬尾力的大?。?/p>

P2=G-P1

(1)

式中：P2為吊車(chē)的抬尾力大小；G為吊裝設(shè)備自重，G=G1+G2+G3，G1為設(shè)備凈重，G2為保護(hù)重量，G3為加固重量；P1為吊車(chē)受力大小。根據(jù)上述公式，計(jì)算得出吊車(chē)的抬尾力大小，并根據(jù)其數(shù)值判斷吊車(chē)是否就位。當(dāng)?shù)踯?chē)就位時(shí)，主吊力會(huì)不斷增加，而溜尾力會(huì)逐漸減小，并且都與最大受力不同，以此根據(jù)吊車(chē)的中間狀態(tài)對(duì)吊車(chē)索具進(jìn)行選擇。

2 確定大型塔設(shè)備吊裝程序

在選擇好大型塔設(shè)備的吊裝設(shè)備后，需要使用一臺(tái)載重為250 t的履帶吊(作業(yè)半徑約為14.0 m)作為主吊設(shè)備，再使用一臺(tái)載重為150 t的履帶吊(作業(yè)半徑約為9.0 m)，進(jìn)行吊裝過(guò)程中的抬尾處理。

結(jié)合作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，使用現(xiàn)有的大型吊裝機(jī)組，采用滑移法，進(jìn)行大型塔設(shè)備的吊裝過(guò)程設(shè)計(jì)。吊裝工序如圖1所示。整個(gè)吊裝過(guò)程可劃分為始吊階段、中間階段、就位階段等三個(gè)階段。

圖1 吊裝工序

2.1 始吊階段

始吊階段為第一階段。在此階段，進(jìn)行索具的準(zhǔn)備工作。使用250 t與150 t的履帶吊進(jìn)行抬尾，兩個(gè)吊車(chē)同步受力后需要由技術(shù)人員進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試吊[2]。試吊時(shí)，將大型塔設(shè)備進(jìn)行持續(xù)上吊，待設(shè)備與地面的距離為180.0 mm或220.0 mm時(shí)，進(jìn)行索具在此過(guò)程中的受力情況的綜合分析，直到確認(rèn)準(zhǔn)備工作與受力情況無(wú)誤后，再在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行吊裝作業(yè)。

2.2 中間階段

中間階段為第二階段。在正式開(kāi)始吊裝作業(yè)后，2臺(tái)吊車(chē)需要以相同的速度進(jìn)行提升，待吊裝的設(shè)備距離地面200.0 mm時(shí)，負(fù)責(zé)抬尾的吊車(chē)停止提升行為。在確保大型塔設(shè)備的底部不與地面發(fā)生接觸的情況下，將吊裝的設(shè)備緩緩向主吊車(chē)方向移動(dòng)，在此過(guò)程中，吊車(chē)?yán)^續(xù)發(fā)生提升行為。為了避免在此過(guò)程中出現(xiàn)吊裝的安裝事故，應(yīng)保證主吊吊輪與吊鉤呈現(xiàn)豎直起升的趨勢(shì)，直到回收塔的軸線與地面交錯(cuò)呈現(xiàn)豎直狀態(tài)時(shí)，便可以停止主吊車(chē)的提升作業(yè)行為，此時(shí)以較緩慢的速度進(jìn)行吊鉤的回落，確保吊裝的大型塔設(shè)備逐步由傾斜狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)樨Q直狀態(tài)。

2.3 就位階段

就位階段為第三階段，當(dāng)大型塔設(shè)備保持豎直狀態(tài)后，250 t的履帶吊停止提升作業(yè)行為，對(duì)150 t的履帶吊進(jìn)行摘鉤處理。由現(xiàn)場(chǎng)負(fù)責(zé)指揮的技術(shù)人員，進(jìn)行吊裝索具使用情況的檢查。當(dāng)確定索具安全性與施工狀態(tài)無(wú)誤后，保持大型塔設(shè)備緩緩向基礎(chǔ)方向進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，達(dá)到基礎(chǔ)位置后，停止對(duì)方向的旋轉(zhuǎn)。與此同時(shí)，提升塔吊的主鉤[3]。旋轉(zhuǎn)履帶吊的臂桿，使大型塔設(shè)備在基礎(chǔ)正上方，確保穩(wěn)鉤后，緩緩落下吊鉤，實(shí)現(xiàn)大型塔設(shè)備的安裝就位。

3 基于穩(wěn)定性計(jì)算的吊裝加固

為了避免吊裝過(guò)程中大型塔設(shè)備出現(xiàn)失穩(wěn)問(wèn)題，需要結(jié)合穩(wěn)定性計(jì)算，進(jìn)行吊裝的加固。大部分大型塔設(shè)備為圓筒形結(jié)構(gòu)部，因此其中心通常在圓筒的軸心線結(jié)構(gòu)上。假設(shè)在吊裝設(shè)備的下段中心位置上有一點(diǎn)K，下段中心點(diǎn)距離為l/2時(shí)的長(zhǎng)度為L(zhǎng)，則根據(jù)下述公式(2)對(duì)下段重力進(jìn)行計(jì)算，并進(jìn)一步推導(dǎo)出中心點(diǎn)設(shè)備彎矩的表達(dá)式為：

Ka×(L-a)=Kb×(L+a)

(2)

式中：Ka和Kb為吊裝設(shè)備下段l/2位置上的重量；a為L(zhǎng)距離中心點(diǎn)位置的距離。圖2為大型塔吊裝設(shè)備重心點(diǎn)位置示意圖。

圖2 大型塔吊裝設(shè)備重心點(diǎn)位置示意圖

圖2中，G1為吊裝設(shè)備重心點(diǎn)位置上的重力；G0為吊裝設(shè)備下端中心點(diǎn)位置上的重力；G2為圓筒中心點(diǎn)重力。結(jié)合上述公式(2)以及圖2所示的中心點(diǎn)位置，確定吊點(diǎn)的最大應(yīng)力，同時(shí)最大應(yīng)力產(chǎn)生位置即為大型塔穩(wěn)定性最高的位置，應(yīng)選擇在該點(diǎn)上完成吊裝工作。為了避免大型塔設(shè)備在吊裝過(guò)程中，由于受力不均出現(xiàn)變形影響大型塔設(shè)備就位的問(wèn)題，需要在大型塔設(shè)備出廠前，由制造商或供應(yīng)商，進(jìn)行設(shè)備吊耳的質(zhì)量核查，確保質(zhì)量核查通過(guò)后，對(duì)其進(jìn)行二次加固處理，降低在吊裝過(guò)程中發(fā)生安全事故的可行性，保證吊裝的大型塔設(shè)備就位。

4 方案應(yīng)用效果分析與探討

按照本文上述論述內(nèi)容，針對(duì)大型塔設(shè)備吊裝方案進(jìn)行設(shè)計(jì)。為了驗(yàn)證該吊裝方案在實(shí)際應(yīng)用實(shí)例當(dāng)中的效果，選擇以某企業(yè)中大型塔設(shè)備的拆裝工作作為研究對(duì)象。已知該拆裝工作當(dāng)中原有大型塔設(shè)備的長(zhǎng)度為5.5 m，最大重量為25 t，作業(yè)半徑中等。將原有大型塔設(shè)備用300 t吊車(chē)拆除并完成搬運(yùn)操作后，對(duì)長(zhǎng)度為7.5 m、最大重量為30 t的大型塔設(shè)備進(jìn)行吊裝。為了驗(yàn)證吊裝效果，選擇將傳統(tǒng)吊裝方案與本文吊裝方案開(kāi)始吊裝到設(shè)備試運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間差值T作為評(píng)價(jià)內(nèi)容，對(duì)吊裝中各個(gè)設(shè)備的T值進(jìn)行記錄，見(jiàn)表1。

表1 本文吊裝方案應(yīng)用效果記錄表

從表1可以看出，本文提出的吊裝方案從開(kāi)始吊裝到設(shè)備試運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)間比傳統(tǒng)吊裝方案提前至少18 d。因此，上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明，本文提出的吊裝方案在實(shí)際應(yīng)用中可在保證吊裝質(zhì)量的前提條件下實(shí)現(xiàn)對(duì)吊裝效率的提升，為企業(yè)帶來(lái)更直觀的經(jīng)濟(jì)效益。

5 結(jié)束語(yǔ)

本文從吊裝過(guò)程、吊裝加固兩個(gè)方面，對(duì)設(shè)備吊裝工作進(jìn)行了研究，并在此基礎(chǔ)上，選擇吊車(chē)、設(shè)計(jì)吊裝方法。為了證明本文設(shè)計(jì)的吊裝方案在應(yīng)用中真實(shí)有效，以某工程項(xiàng)目作為依托，對(duì)方案的應(yīng)用效果進(jìn)行了分析與討論，以此種方法證明本文設(shè)計(jì)的成果在應(yīng)用中可以為相關(guān)工程施工起到優(yōu)化的作用。

此次實(shí)驗(yàn)存在的不足包括：僅從單一的角度進(jìn)行方案檢驗(yàn)，未能從多個(gè)方面進(jìn)行吊裝方案有效性的檢驗(yàn)，因此最終的設(shè)計(jì)成果僅能作為參考，要想實(shí)現(xiàn)將此方案在行業(yè)內(nèi)進(jìn)行推廣，還需要在后續(xù)的研究中進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。